DE19503360B4 - Pump and method for controlling a pump - Google Patents

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Abstract

Pumpe, aufweisend:
einen Antriebsmotor (4),
eine Druckmesseinrichtung (3) zur Messung des Drucks des von der Pumpe geförderten Mediums, und
eine Steuereinheit (8, 9, 11), die in der Lage ist, die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors (4) auf einem vorbestimmten Wert konstant zu halten oder die Drehgeschwindigkeit so zu steuern, daß der von der Druckmesseinrichtung gemessene Druck konstant gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (8, 9, 11), abhängig von der Betriebsstellung der zyklisch arbeitenden Pumpe innerhalb ihres Arbeitszyklus, für ein erstes Zeitintervall innerhalb des Arbeitszyklus die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors (4) auf einem vorbestimmten Wert konstant hält und für ein zweites Zeitintervall desselben Arbeitszyklus die Drehgeschwindigkeit so steuert, daß der von der Druckmesseinrichtung (3) gemessene Druck auf einem Wert konstant gehalten wird, der von der Druckmesseinrichtung (3) im ersten Zeitintervall gemessen wurde.Pump, comprising:
a drive motor (4),
a pressure measuring device (3) for measuring the pressure of the pumped by the pump medium, and
a control unit (8, 9, 11) capable of keeping the rotational speed of the drive motor (4) constant at a predetermined value or controlling the rotational speed so as to keep the pressure measured by the pressure gauge constant;
characterized in that
the control unit (8, 9, 11), depending on the operating position of the cyclically operating pump within its duty cycle, for a first time interval within the duty cycle keeps the rotational speed of the drive motor (4) constant at a predetermined value and for a second time interval of the same duty cycle Rotational speed controls so that the pressure measured by the pressure measuring device (3) is kept constant at a value that was measured by the pressure measuring device (3) in the first time interval.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit präziser Steuerung der Förderrate, wie sie in Analyseinstrumenten zum Pumpen einer Flüssigkeitsprobe mit stabiler Förderrate verwendet wird, und insbesondere betrifft sie eine Pumpe für ein Flüssigkeitschromatographie-Gerät. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Pumpe.The Invention relates to a pump with precise control of the delivery rate, as in analytical instruments for pumping a fluid sample with stable delivery rate is used, and in particular it relates to a pump for a liquid chromatography device. It also concerns the invention a method for controlling such a pump.

Bei den meisten in Flüssigkeitschromatographie-Geräten verwendeten Pumpen wird das Volumen innerhalb eines Zylinders durch das Hin- und Herbewegen eines Kolbens im Zylinder verändert. Eine Flüssigkeit kann dadurch relativ gleichmäßig gefördert werden, daß zwei Pumpen in Reihe oder parallel geschaltet werden und die Kolben derselben mit einer bestimmten Phasenverzögerung zueinander bewegt werden. Die Pumpen weisen eine solche Struktur auf, daß eine Flüssigkeit an einem Auslaßstutzen auf eine solche Weise ausgegeben wird, daß ein im Saugstutzen am Zylinder vorhandenes Rückschlagventil öffnet, wenn sich der Kolben in der Richtung zum Erhöhen des Volumens innerhalb des Zylinders bewegt, während sich das im Saugstutzen am Zylinder angebrachte Rückschlagventil schließt und sich ein im. Auslaßstutzen vorhandenes Rück schlagventil öffnet, wenn sich der Kolben in der Richtung zum Verringern des Volumens innerhalb des Zylinders bewegt.at most used in liquid chromatography devices Pumping is the volume within a cylinder by the and moving a piston in the cylinder changed. A liquid can be promoted relatively evenly, that two Pumps are connected in series or in parallel and the pistons of the same with a certain phase delay be moved to each other. The pumps have such a structure on that one liquid at an outlet is issued in such a way that a suction in the cylinder existing check valve opens when The piston moves in the direction to increase the volume within of the cylinder moves while the non-return valve attached to the cylinder in the suction port includes and a in the. outlet existing check valve opens when the piston moves in the direction to reduce the volume within of the cylinder moves.

Bei derartigen Pumpen beeinflussen die Drehzahlregulierung zum Betreiben der Zylinder und die geometrische Genauigkeit der Nocken, die die Drehbewegung eines Motors in die Hin- und Herbewegung der Kolben umsetzen, stark die Konstanz der Ausgabeströmungsrate der Flüssigkeit. Instabilitäten werden hauptsächlich durch Blasen in der Flüssigkeit oder durch Ansprechverzögerungen der Rückschlagventile hervorgerufen.at Such pumps affect the speed regulation for operation the cylinder and the geometric accuracy of the cams, the rotational movement of an engine in the back and forth Movement of the piston implement, greatly the constancy of the output flow rate the liquid. Instabilities are mainly by blowing in the liquid or by response delays the check valves caused.

Um Fehlfunktionen zu verringern, schlägt der Stand der Technik vor, pulsierende Strömung dadurch zu kompensieren, daß eine Druckänderung der ausgegebenen Flüssigkeit erfaßt wird. Hierzu wird auf folgende Offenlegungen japanischer Patentanmeldungen verwiesen: 55-128678 (1980), 63-105285 (1988), 60-11690 (1985) und 58-105028 (1983).Around To reduce malfunctions, the prior art proposes pulsating flow compensate by a Pressure change of dispensed liquid detected becomes. Reference is made to the following disclosures of Japanese patent applications referenced: 55-128678 (1980), 63-105285 (1988), 60-11690 (1985) and 58-105028 (1983).

US-4,137,011, von der der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, offenbart eine Pumpe für einen Flüssigkeitschromatographen mit einer Steuereinheit, die in der Lage ist, den Antriebsmotor der Pumpe entweder mit konstanter Drehgeschwindigkeit oder mit einer solchermaßen geregelten Drehgeschwindigkeit, daß der Druck der Eluierlösung am Pumpenausgang konstant bleibt, zu betreiben. Während des eigentlichen Eluiervorgangs wird der Antriebsmotor jedoch anders nämlich nach einem vorab gespeicherten Drehgeschwindigkeitsmusters angesteuert. Daher führen Instabilitäten wie die bereits angesprochenen Blasen in der Eluierlösung oder Ansprechverzögerungen der Ventile weiterhin zu unerwünschten Schwankungen der Strömungsrate.US 4,137,011, from which the preamble of claim 1 starts, discloses a Pump for a liquid chromatograph with a control unit that is capable of the drive motor the pump either at a constant speed of rotation or with a thus controlled rotational speed, that the pressure of the elution solution at the pump outlet remains constant to operate. While However, the actual elution process, the drive motor is different namely triggered according to a previously stored rotational speed pattern. Therefore lead instabilities like the already mentioned bubbles in the elution solution or response delays the valves continue to be undesirable Fluctuations in the flow rate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Pumpe mit verringerten Schwankungen der Strömungsrate des geförderten Mediums zu schaffen.Of the Invention is based on the object, a pump and a method for controlling a pump with reduced flow rate variations of the subsidized To create medium.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der in Anspruch 1 angegebenen Pumpe und dem in Anspruch 9 angegebenen Verfahren. Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.The solution This object is achieved with the pump specified in claim 1 and the method specified in claim 9. The dependent claims are on advantageous embodiments of Directed invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben.embodiments The invention will be described below with reference to the figures.

1 und 2 sind schematische Diagramme, die die Hardware bzw. die Software eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Pumpe mit präziser Strömungsregulierung zeigt; 1 and 2 Fig. 3 are schematic diagrams showing the hardware and software of an embodiment of a precise flow control pump according to the present invention;

3 ist ein Diagramm, das eine beim Ausführungsbeispiel verwendete Task-Steuerung veranschaulicht; 3 Fig. 15 is a diagram illustrating a task control used in the embodiment;

4 ist ein Flußdiagramm, das einen Task für Steuerung mit Drehzahlpriorität veranschaulicht; 4 FIG. 10 is a flow chart illustrating a speed-priority control task; FIG.

5 ist ein erstes Flußdiagramm, das einen Task für Standarddruckmessung zeigt; 5 Fig. 10 is a first flowchart showing a task for standard pressure measurement;

6 ist ein Flußdiagramm, das einen Task für Steuerung mit Druckpriorität veranschaulicht; 6 Fig. 10 is a flow chart illustrating a print priority control task;

7 ist ein zweites Flußdiagramm, das einen Task für Standarddruckmessung veranschaulicht; 7 Fig. 10 is a second flowchart illustrating a task for standard pressure measurement;

8 ist ein drittes Flußdiagramm, das einen Task für Standarddruckmessung veranschaulicht; und 8th Figure 3 is a third flow chart illustrating a standard pressure measurement task; and

9 und 10 sind ein erstes bzw. zweites Flußdiagramm, die jeweils einen Task für die Steuerung einer Ventilbetätigung veranschaulichen. 9 and 10 FIG. 4 are a first and second flowchart, respectively, illustrating a task for controlling a valve operation.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel enthält eine erste Regulierungseinrichtung. Während eines Zyklus der Pumpe liegt eine bestimmte Zeitspanne vor, in der der sich lastabhängig ändernde Druck der ausgegebenen Flüssigkeit gemessen werden kann, wobei dann die Regulierung auf Grundlage des während dieser Periode gemessenen Drucks als Standarddruck für den Ausgabedruck erfolgt, um in der restlichen Zeit der Periode immer den Standarddruck zu halten. Die Beziehung zwischen der Strömungsrate F der Flüssigkeit, dem Ausgabedruck P der Flüssigkeit und dem Widerstand R des Flüssigkeitsströmungskanals ist F ∝ P/R. Eine Zykluszeit der Pumpe ist ausreichend klein im Vergleich zur Änderungszeit des Widerstands des Flüssigkeitsströmungskanals. Daher wird die Steuerung der Pumpe von der ersten Regulierungseinrichtung abwechselnd unter Verwendung einer Regulierungseinrichtung mit Druckpriorität zum Ändern der Drehzahl des Antriebsmotors für die Pumpe und mit einer Regulierungseinrichtung für Drehzahlpriorität während des Betriebs eines Zyklus der Pumpe ausgeführt, um Schwankungen im Ausgabedruck aufzufangen, wie sie von ungenügender Einstellgenauigkeit, vom Vorliegen von Blasen und von Ansprechverzögerungen von Rückschlagventilen herrühren könnten.The described embodiment includes a first regulation device. During one cycle of the pump, there is a certain amount of time in which the load-dependent changing pressure the output liquid can be measured, and then the regulation based on the pressure measured during this period as the standard pressure for the discharge pressure to always keep the standard pressure in the remaining period of the period. The relationship between the flow rate F of the liquid, the discharge pressure P of the liquid, and the resistance R of the liquid flow passage is F α P / R. A cycle time of the pump is sufficiently small compared to the change time of the resistance of the liquid flow passage. Therefore, the control of the pump by the first regulating means is alternately carried out by using a pressure-priority regulating means for changing the rotational speed of the driving motor for the pump and with a speed priority regulating means during the operation of one cycle of the pump to absorb fluctuations in the discharge pressure as shown in FIG insufficient adjustment accuracy, the presence of bubbles, and response delays of check valves.

Als zweite Regulierungseinrichtung ist eine solche vorhanden, die eine Zeitspanne, in der ein Standarddruck, gemessen wird, automatisch verschiebt, wenn während der Zeitspanne des Messens des Standarddrucks eine kurzzeitige Druckschwankung aufgrund des Vorhandenseins von Blasen auftritt, wodurch ein fehlerhafter Standarddruck gemessen würde.When second regulation device is one which has a Time span in which a standard pressure is measured, automatically shifts when during the period of time of measuring the standard pressure a short-term pressure fluctuation due to the presence of bubbles, causing a faulty Standard pressure would be measured.

Als dritte Regulierungseinrichtung ist eine solche vorhanden, die die Unmöglichkeit des Messens eines korrekten Standarddrucks automatisch erkennt, wenn eine Langzeit-Druckschwankung auftritt, z. B. wegen einer Änderung des Strömungskanals während der Meßzeitspanne für den Standarddruck, um eine andere Regulierung als eine solche mit Druckpriorität vorzunehmen.When the third regulatory body is one that has the impossibility automatically detects the measurement of a correct standard pressure, when a long-term pressure fluctuation occurs, e.g. B. because of a change of the flow channel while the measuring period for the Standard print to apply a regulation other than print priority.

Aus Versuchen hat es sich gezeigt, daß es möglich ist, den Zeitpunkt vorherzusagen, zu dem ein Ventil in der Pumpe während eines Zyklus öffnet/schließt, und daß der Öffnungs-/Schließvorgang des Ventils schnell und korrekt wird, wenn zu diesem Zeitpunkt die Strömung der Flüssigkeit momentan verändert wird. Daher ist als vierte Regulierungseinrichtung eine solche zum momentanen Ändern der Drehzahl des Antriebsmotors der Pumpe zu diesem Zeitpunkt vorhanden.Out Trying to prove that it is possible to predict the timing, to which a valve in the pump during of a cycle opens / closes, and that the opening / closing operation of Valve quickly and correctly, if at this time the flow of liquid currently changed becomes. Therefore, as a fourth regulatory device such a current change The speed of the drive motor of the pump at this time available.

Im Auslaßdruck der Pumpe tritt eine Änderung auf, wenn ein Ventil nicht richtig arbeitet. Da es sich, wie bereits genannt, gezeigt hat, daß der Öffnungs-/Schließvorgang eines Ventils während eines Zyklus der Pumpe vorhergesagt werden kann, ist ferner eine fünfte Regulierungseinrichtung vorhanden, die die Drehzahl des Antriebsmotors für die Pumpe momentan ändert, wenn während der Betriebsperiode eines Ventils eine Schwankung im Auslaßdruck auftritt.in the outlet the pump is changing on when a valve is not working properly. Since it is, as already called, has shown that the opening / closing operation a valve during one cycle of the pump can be predicted is also a fifth Regulating device present, the speed of the drive motor for the Pump is currently changing, if during the operating period of a valve, a fluctuation in the outlet pressure occurs.

Die Drehzahl, mit der sich der Pumpenantriebsmotor drehen sollte, um Flüssigkeit mit der erforderlichen Strömungsrate auszugeben, ist als Konstruktionswert der Pumpe festgelegt. Die Regulierungseinrichtung mit Priorität für die Drehzahl reguliert so, daß dem Antrieb des Motors mit der durch den Konstruktionswert festgelegten Drehzahl höhere Priorität verliehen wird und die Drehzahl selbst dann nicht verändert wird, wenn eine Druckschwankung innerhalb eines vorgegebenen Druckbereichs auftritt. Wenn eine große Druckschwankung, die den vorgegebenen Druckbereich überschreitet, auftritt, wird die Drehzahl des Motors auf z. B. das Doppelte erhöht oder die Hälfte erniedrigt.The Speed at which the pump drive motor should rotate to liquid with the required flow rate output is set as the design value of the pump. The Regulator with priority for the speed regulated so, that the Drive the motor with the value determined by the design value Speed given higher priority and the speed is not changed even if a pressure fluctuation within a predetermined pressure range occurs. If a large pressure fluctuation, which exceeds the predetermined pressure range occurs the speed of the engine to z. B. increased twice or the half decreased.

Die Regulierungseinrichtung für Druckpriorität arbeitet so, daß der Auslaßdruck immer einem Standarddruck entspricht, und zwar durch eine Regulierung zum Erhöhen der Drehzahl des Pumpenantriebsmotors, bis der Auslaßdruck auf den als Standarddruck vorgegebenen Wert ansteigt, oder durch eine Regu lierung zum Verringern der Drehzahl des Motors, bis der Auslaßdruck auf den Standarddruck abgefallen ist, wobei die Drehzahl des Motors unverändert aufrechterhalten wird, wenn der Auslaßdruck dem Standarddruck entspricht.The Regulating device for print priority works so that the outlet always a standard pressure, through a regulation to increase the speed of the pump drive motor until the outlet pressure on increases the value given as the default pressure, or by a Regu lation to reduce the speed of the engine until the outlet pressure on the standard pressure has dropped, maintaining the speed of the engine unchanged when the outlet pressure corresponds to the standard pressure.

Die Betriebsweise der Standarddruck-Meßeinrichtung hängt von ihrem Aufbau ab. Im Fall der vorstehend genannten ersten Regulierungseinrichtung arbeitet die Standarddruck-Meßeinrichtung so, daß sie den Auslaßdruck während einer vorgegebenen Periode ausliest und ihn als Standarddruck an die Regulierungseinrichtung mit Druckpriorität überträgt.The Operation of the standard pressure measuring device depends on their structure. In the case of the aforementioned first regulating device the standard pressure gauge works so that you the outlet pressure while a predetermined period and reads it as a standard print to the Regulation device with print priority transfers.

Zusammen mit der vorstehend beschriebenen zweiten Regulierungs-Einrichtung arbeitet die Standarddruck-Meßeinrichtung als Überwachungseinrichtung für die Meßperiode, um eine Änderung der Drehzahl des Pumpenantriebsmotors während einer vorgegebenen Periode zu erkennen, mit einer Meßperiode-Verschiebeeinrichtung zum Verschieben der Meßperiode abhängig von Anweisungen von der Meßperiode-Überwachungseinrichtung, und mit einer Signalmittelungseinrichtung zum Ausführen einer Mittelungsverarbeitung von Druckdaten, wie sie während der Meßperiode ausgelesen wurde, und zum Übertragen des Mittelswerts als Standarddruck an die Regulierungseinrichtung mit Druckpriorität.Together with the second regulating device described above the standard pressure gauge works as a monitoring device for the measurement period, to change the Speed of the pump drive motor during a predetermined period to recognize, with a measuring period shifter for shifting the measuring period dependent instructions from the measurement period monitor, and with a signal averaging means for executing a Averaging processing of print data, such as during the measurement period was read out, and transferred the average value as standard pressure to the regulating device with print priority.

Zusammen mit der vorstehend beschriebenen dritten Regulierungs-Einrichtung arbeitet die Standarddruck-Meßeinrichtung als Regulierungsverfahren-Umschalteinrichtung um die Regulierung mit Druckpriorität abhängig von einer Anweisung von der Meßperiode-Überwachungseinrichtung zu sperren.Together with the third regulatory device described above the standard pressure gauge works as a regulatory procedure switching device for regulation with print priority dependent from an instruction from the measurement period monitor to lock.

Die Funktionsweise der Regulierungseinrichtung zur Korrektur des Ventilbetriebs in der vierten Regulierungseinrichtung unterscheidet sich von derjenigen in der fünften Regulie rungseinrichtung.The Operation of the regulating device for correcting the valve operation in the fourth regulatory device differs from that in the fifth Regulatory device.

Zusammen mit der vierten Regulierungseinrichtung arbeitet die Regulierungseinrichtung zum Korrigieren des Ventilbetriebs als Regulierungseinrichtung für den Ventilbetrieb, die eine momentane Änderung der Motordrehzahl vornimmt, wenn der Kolben des Motors in die Position für den Öffnungs-/Schließvorgang des Ventils kommt.Together with the fourth regulating device the regulating device works for correcting the valve operation as a regulating device for the valve operation, the one momentary change the engine speed makes when the piston of the engine in the position for the opening / closing process the valve comes.

Zusammen mit der obengenannten fünften Regulierungseinrichtung arbeitet die Regulierungseinrichtung zum Korrigieren des Ventilbetriebs als Ventilbetrieb-Regulierungseinrichtung zum Ausführen einer momentanen Änderung der Motordrehzahl, wenn gleichzeitig die beiden Bedingungen erfüllt sind, daß der Kolben der Pumpe in der Position des Öffnungs-/Schließvorgangs des Ventils steht und eine Druckschwankung auftritt.Together with the above fifth regulatory device the regulator operates to correct the valve operation as a valve operation regulating means for carrying out a current change the engine speed, if at the same time the two conditions are met, that the Piston of the pump is in the position of the opening / closing operation of the valve and a pressure fluctuation occurs.

Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dieses besteht aus der durch 1 veranschaulichten Hardware und der durch die 2 bis 10 veranschaulichten Software.An embodiment of the invention will now be described. This consists of the through 1 illustrated hardware and by the 2 to 10 illustrated software.

Wie in 1 dargestellt, verfügt die Hardware über folgendes: zwei Zylinder 7; zwei Kolben 5, zwei Nocken 6 zum Hin- und Herbewegen jedes der Kolben in jedem der Zylinder; einen Antriebsmotor für die Pumpe zum rotierenden Antreiben der zwei Nocken; ein Saugventil 14, das sich nur öffnen soll, wenn Flüssigkeit von einem Ansaugstutzen 1 in das Innere eines Zylinders gesaugt wird; ein Auslaßventil 15, das sich nur öffnen soll, wenn Flüssigkeit vom Zylinder 7a in den Zylinder 7b ausgegeben wird; eine Chopperplatte 8, die während der Zeitspanne ab dem Zeitpunkt, zu dem der Nocken 6 in die Position zum Starten des Ansaugens von Flüssigkeit aus dem Ansaugstutzen 1 der Pumpe in, den Zylinder 7a bis zum Zeitpunkt des Abschließens des Saugvorgangs Signale an einen Nockenpositionsdetektor 9 gibt. Ein Drucksensor 3, der in einem Auslaßstutzen 2 der Pumpe angebracht ist, gibt immer ein Analogsignal 17 an, das den Auslaßdruck der Flüssigkeit anzeigt. Bei der Pumpe mit dem vorstehend genannten Aufbau verringert sich die Auslaßströmungsrate, wenn die Drehzahl abnimmt. Die Beziehung zwischen dem Widerstand R des mit dem Auslaßstutzen der Pumpe verbundenen Flüssigkeitsströmungskanals, dem Auslaßdruck P der Flüssigkeit und der Strömungsrate F der Flüssigkeit ist F ∝ P/R.As in 1 As shown, the hardware has the following: two cylinders 7 ; two pistons 5 , two cams 6 for reciprocating each of the pistons in each of the cylinders; a drive motor for the pump for rotatably driving the two cams; a suction valve 14 , which should only open when liquid from an intake manifold 1 is sucked into the interior of a cylinder; an exhaust valve 15 , which should only open when liquid from the cylinder 7a in the cylinder 7b is issued; a chopper plate 8th during the period from the time when the cam 6 in the position for starting the suction of liquid from the intake manifold 1 the pump in, the cylinder 7a signals to a cam position detector until the time of completion of the suction process 9 gives. A pressure sensor 3 standing in an outlet 2 the pump is attached, always gives an analog signal 17 indicating the discharge pressure of the liquid. In the pump of the above structure, the exhaust flow rate decreases as the rotational speed decreases. The relationship between the resistance R of the liquid flow passage connected to the outlet port of the pump, the discharge pressure P of the liquid and the flow rate F of the liquid is F α P / R.

Ein A/D-Umsetzer 10 empfängt das analoge Drucksignal 17, setzt es in ein digitales Drucksignal 18 um und überträgt es an eine Steuerungs-CPU 11 zum Steuern des Betriebs der Pumpe. Die Steuerungs-CPU 11 empfängt über eine Tastatur 12 Solldaten 19 zum Einstellen der Strömungsrate sowie ein Saugperiodesignal 16, das die Betriebsperiode der Pumpe ab dem Beginn bis zum Ende des Saugvorgangs angibt, wie vom Nockenpositionsdetektor 9 mitgeteilt.An A / D converter 10 receives the analogue pressure signal 17 , puts it in a digital pressure signal 18 and transfers it to a control CPU 11 for controlling the operation of the pump. The control CPU 11 receives via a keyboard 12 nominal data 19 for adjusting the flow rate and a Saugperiodesignal 16 indicating the operating period of the pump from the beginning to the end of the suction, as from the cam position detector 9 communicated.

Durch Eingeben der Daten und Signale steuert die Steuerungs-CPU 11 die Strömungsrate der Flüssigkeit durch Bearbeiten der Daten zum Bestimmen der Motordrehzahl.By inputting the data and signals, the control CPU controls 11 the flow rate of the fluid by processing the data to determine the engine speed.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 10 der Regulierungsbetrieb bei einem Ausführungsbeispiel für die Steuerungs-CPU 11 beschrieben.The following is with reference to the 2 to 10 the regulation mode in an embodiment for the control CPU 11 described.

2 zeigt einen Taskcontroller und eine Datenschnittstelleneinheit zum Steuern des Betriebs jedes Regulierungstasks bzw. zum Bilden einer Schnittstelle zwischen den Tasks für Daten und Zeitsteuersignale. Tasks 1 bis 8 werden durch den Taskcontroller so gesteuert, daß die Taskprogramme der Reihe nach Schritt für Schritt ausgeführt werden, wie durch 3 veranschaulicht. 2 shows a task controller and a data interface unit for controlling the operation of each regulation task and for forming an interface between the tasks for data and timing signals. Tasks 1 through 8 are controlled by the task controller so that the task programs are executed sequentially step by step, as by 3 illustrated.

Es sei angenommen, daß die Zeit zum Ausführen eines Schritts in jedem Programm 100 ns beträgt; dann wird jedes Programm eines Schritts alle 800 ns ausgeführt. Selbst wenn die Drehzahl des Pumpenantriebsmotors im Maximum 10 U/s (eine Umdrehung in 100 ms) beträgt, können während einer Umdrehung des Motors 125.000 Schritte des Programms ausgeführt werden. Ferner kann, da die Anzahl von Schritten, die einen Task aufbauen, im Maximum kleiner als 100 Schritte ist, ein Task während einer Umdrehung des Motors 1250 Mal ausgeführt werden. Dies ermöglicht Regulierung mit schnellem Ansprechverhalten.It it is assumed that the Time to run one step in each program is 100 ns; then every program one step every 800 ns. Even if the speed of the pump drive motor at a maximum of 10 U / s (one revolution in 100 ms), can while One revolution of the engine will be performed 125,000 steps of the program. Furthermore, since the number of steps that build up a task, in the maximum is less than 100 steps, one task during one Rotation of the engine can be performed 1250 times. This allows regulation with fast response.

Nachfolgend wird die Betriebsweise jedes Tasks beschrieben. Der Task zum Regulieren der Motortreiberschaltung empfängt einen Solldatenwert für die Motordrehzahl von einem anderen Task, wandelt diesen in einen Solldatenwert 20 für die Motordrehzahl um, durch den eine Motortreiberschaltung die Motordrehzahl festlegt, und überträgt ihn an die Motortreiberschaltung 13. Der Task für die Leseverarbeitung des Solldatenwert für die Strömungsrate setzt diesen Datenwert, wie er über die Tastatur 12 zum Festlegen der Strömungsrate eingegeben wird, in einen Strömungsrate-Auslesedatenwert um, und zwar abhängig von der Art und der Reihenfolge der in der Tastatur betätigten Tasten, und überträgt ihn an die Datenschnittstelleneinheit. Der Task für die Leseverarbeitung von Druckdaten liest den vom A/D-Umsetzer 10 ausgegebenen Druckdatenwert 18 und überträgt ihn an die Datenschnittstelleneinheit. Der Task für die Leseverarbeitung des die Saugperiode anzeigenden Signals überträgt Signale, die anzeigen, daß die Pumpe mit dem Ansaugvorgang beginnt und daß die Pumpe Flüssigkeit ansaugt, an die Datenschnittstelleneinheit.The following describes the operation of each task. The motor drive circuit regulating task receives a desired engine speed data from another task, converts it to a desired data value 20 for the engine speed by which a motor drive circuit determines the motor speed, and transmits it to the motor drive circuit 13 , The Read Flow Rate read data processing task sets this data value as it is through the keyboard 12 for setting the flow rate is input to a flow rate read-out data, depending on the type and order of the keys operated in the keyboard, and transmits it to the data interface unit. The print data read processing task reads from the A / D converter 10 output print data value 18 and transmits it to the data interface unit. The read processing task of the suction period indicative signal transmits signals indicating that the pump is starting to prime and that the pump sucks liquid to the data interface unit.

Die Betriebsweisen der Tasks 1 bis 4, wie durch die 4 bis 10 veranschaulicht, werden nachfolgend beschrieben.The operations of Tasks 1 through 4, as described by 4 to 10 will be described below.

Der Task für Regulierung mit Drehzahlpriorität, wie er im Flußdiagramm von 4 dargestellt ist, arbeitet dann, wenn in einem Schritt 101 erkannt wird, daß sich die Pumpe in der Saugperiode befindet, oder wenn in einem Schritt 110 erkannt wird, daß der Task für Regulierung mit Druckpriorität nicht aktiv ist. Der Task legt die Drehzahl RSET fest, wie sie durch den Solldatenwert für die Strömungsrate vom Task für die Leseverarbeitung des Strömungsrate-Solldatenwerts im Schritt 102 gelesen wird. Jedoch wird, wie durch Schritte 103 bis 109 veranschaulicht, die Motordrehzahl nur dann für eine bestimmte Periode erhöht, wenn das Ausmaß der Schwankung in den Druckdaten einen bestimmten Wert überschreitet. Dies dient dazu, momentane Schwankungen der Strömungsrate aufgrund des Vorliegens von Blasen oder einer Ansprechverzögerung eines Ventils zu korrigieren.The speed-priority regulation task as shown in the flow chart of 4 is shown, then works, if in one step 101 it is recognized that the pump is in the suction period, or if in one step 110 it is detected that the print priority regulation task is not active. The task sets the speed RSET as determined by the target flow rate data from the read flow rate read data processing task in step 102 is read. However, as by steps 103 to 109 illustrates that the engine speed increases only for a certain period when the amount of fluctuation in the print data exceeds a certain value. This serves to correct instantaneous fluctuations in the flow rate due to the presence of bubbles or a response delay of a valve.

Der Task für die Standarddruckmessung, wie er im Flußdiagramm von 5 veranschaulicht ist, arbeitet dann, wenn in einem Schritt 201 erkannt wird, daß sich die Pumpe in der Saugperiode befindet. In einem Schritt 202 wird der Druckdatenwert ausgelesen und über die Datenschnittstelleneinheit als Standarddruck PSTD an den Task für Regulierung mit Druckpriorität übertragen.The standard pressure measurement task, as shown in the flowchart of 5 is illustrated, works when in one step 201 it is recognized that the pump is in the suction period. In one step 202 the print data value is read out and transmitted via the data interface unit as a standard pressure P STD to the print priority regulation task.

Der Task für Regulierung mit Druckpriorität, wie er durch das Fußdiagramm von 6 veranschaulicht ist, arbeitet dann, wenn in Schritten 301 und 302 erkannt wird, daß sich die Pumpe nicht in der Saugperiode befindet und daß kein Flag zum Verhindern der Funktion dieses Tasks gesetzt ist. Die Funktion dieses Tasks besteht darin, die Motordrehzahl in Schritten 303 bis 307 auf solche Weise zu ändern, daß der Druckdatenwert immer mit dem Standarddruck PSTD übereinstimmt, wie er vom Task für Standarddruckmessung geliefert wird.The print priority task, as indicated by the foot chart of 6 is illustrated, then works, if in steps 301 and 302 it is detected that the pump is not in the suction period and that no flag for preventing the operation of this task is set. The function of this task is to set the engine speed in steps 303 to 307 in such a way that the print data value always matches the standard print P STD as supplied by the Standard Pressure Measurement task.

Der Task für die Regulierung des Ventilbetriebs, wie er im Flußdiagramm von 9 veranschaulicht ist, arbeitet dann, wenn in einem Schritt 401 erkannt wird, daß sich der Pumpzyklus dem Zeitpunkt des Beginns der Saugperiode nähert, und in einem Schritt 402 wird die Drehzahl des Motors momentan erhöht, um das Öffnen des Ansaugventils und das Schließen des Auslaßventils in der Pumpe zu beschleunigen. Wie vorstehend beschrieben, arbeiten die Tasks 1 bis 4 in jedem Zyklus der Pumpe.The task for the regulation of the valve operation, as shown in the flow chart of 9 is illustrated, works when in one step 401 it is recognized that the pumping cycle is approaching the time of commencement of the suction period, and in one step 402 the engine speed is momentarily increased to accelerate the opening of the intake valve and the closing of the exhaust valve in the pump. As described above, Tasks 1 to 4 operate every cycle of the pump.

Die Flußdiagramme der 7 und 8 zeigen zwei verschiedene Ausführungsbeispiele für Tasks zur Standarddruckmessung. Der Task 2a zur Standarddruckmessung, wie er in 7 dargestellt ist, überwacht in Schritten 2a02 bis 2a05, ob sich die Motordrehzahl während der Messung des Standarddrucks ändert, und er verschiebt die Meßperiode, wenn sich die Motordrehzahl ändert. In einem Schritt 2a09 wird eine weitere Berechnung ausgeführt, um den Mittelwert der Druckdaten zu erhalten, wie sie während der Standarddruck-Meßperiode erhalten werden, wobei der Mittelwert als Standarddruck vorgegeben wird.The flowcharts of 7 and 8th show two different embodiments of tasks for standard pressure measurement. The task 2a for standard pressure measurement, as in 7 is shown, monitored in steps 2A02 to 2A05 whether the engine speed changes during the measurement of the standard pressure and shifts the measurement period when the engine speed changes. In one step 2a09 For example, another calculation is performed to obtain the average value of the print data obtained during the standard pressure measurement period, the average value being set as the standard pressure.

Der in 8 dargestellte Task zur Standarddruckmessung arbeitet mit Schritten 2b02 bis 2b05, wenn der Standarddruck gemessen wird und die Meßperiode wegen einer Änderung der Motordrehzahl verschoben wird, und er erkennt in Schritten 2b07 und 2b10, daß die Messung selbst mit Abschluß des Saugvorgangs der Pumpe nicht abgeschlossen ist, und er setzt ein Flag, das den Betrieb des Tasks zur Regulierung mit Druckpriorität sperrt. Wenn sich im Schritt 2b14 ergibt, daß die Messung abgeschlossen ist, wird das Flag, das den Betrieb des Tasks für Regulierung mit Druckpriorität sperrt, rückgesetzt.The in 8th The standard pressure measurement task works with steps 2B02 to 2B05 when the standard pressure is measured and the measurement period is shifted due to a change in engine speed, and it detects in steps 2b07 and 2B10 in that the measurement is not completed even upon completion of the suction of the pump, and it sets a flag which inhibits the operation of the pressure priority adjustment task. When in step 2B14 indicates that the measurement is complete, the flag which inhibits the operation of the print priority task is reset.

10 ist ein Flußdiagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel eines Tasks zur Regulierung des Ventilbetriebs zeigt, der eine Verarbeitung zur Betriebskorrektur für Ventile in Schritten 4a02 bis 4a05 nur dann ausführt, wenn zum Zeitpunkt der Ventilbetätigung eine Druckänderung auftritt. 10 FIG. 11 is a flowchart showing another embodiment of a valve operation regulating task which includes processing for valve correction in steps. FIG 4A02 to 4a05 only executes when a pressure change occurs at the time of valve actuation.

Gemäß dem in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Schwankung der Strömungsrate aus einer Druckschwankung zu erkennen und eine schnelle Regulierung vorzunehmen, um die Schwankung der Strömungsrate zu korrigieren. Dabei kann die Amplitudenschwankung auf ein Zehntel der Druckschwankung bei der herkömmlichen Technologie verringert werden.According to the in the 1 to 6 In the illustrated embodiment, it is possible to detect a fluctuation of the flow rate from a pressure fluctuation and make a quick regulation to correct the fluctuation of the flow rate. In this case, the amplitude fluctuation can be reduced to one tenth of the pressure fluctuation in the conventional technology.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 7 ist es möglich, die Auswirkung einer Störung zu beseitigen, die momentan während der Messung des Standarddrucks auftritt.According to the embodiment of 7 it is possible to eliminate the effect of a disturbance that is currently occurring during the measurement of the standard pressure.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 8 ist es möglich, einen Regulierungsfehler bei der Strömungsrateregulierung wegen einer Störung zu beseitigen, die während des Messens des Standarddrucks auftritt.According to the embodiment of 8th For example, it is possible to eliminate a regulation error in the flow rate regulation due to a disturbance occurring during the measurement of the standard pressure.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 10 ist es möglich, momentane, kleine Welligkeiten durch die Regulierung zur Korrektur des Ventilbetriebs zu beseitigen, wie sie sonst selbst dann auftreten, wenn die Ventile normal arbeiten.According to the embodiment of 10 it is possible to eliminate momentary, small ripples by the regulation for correcting the valve operation, which otherwise occur even when the valves are operating normally.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine wesentliche Verringerung von Strömungsrateschwankungen zu erzielen wie von Schwankungen aufgrund der begrenzten Genauigkeit der Nocken der Pumpe, aufgrund einer Ansprechverzögerung der Pumpenventile oder aufgrund des Vorliegens von in die Pumpe eintretenden oder in dieser erzeugten Blasen.According to the invention Is it possible, to achieve a substantial reduction in flow rate fluctuations as of fluctuations due to the limited accuracy of the cams of the Pump, due to a response delay of the pump valves or due to the presence of or entering into the pump generated bubbles.

Claims (9)

Pumpe, aufweisend: einen Antriebsmotor (4), eine Druckmesseinrichtung (3) zur Messung des Drucks des von der Pumpe geförderten Mediums, und eine Steuereinheit (8, 9, 11), die in der Lage ist, die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors (4) auf einem vorbestimmten Wert konstant zu halten oder die Drehgeschwindigkeit so zu steuern, daß der von der Druckmesseinrichtung gemessene Druck konstant gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (8, 9, 11), abhängig von der Betriebsstellung der zyklisch arbeitenden Pumpe innerhalb ihres Arbeitszyklus, für ein erstes Zeitintervall innerhalb des Arbeitszyklus die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors (4) auf einem vorbestimmten Wert konstant hält und für ein zweites Zeitintervall desselben Arbeitszyklus die Drehgeschwindigkeit so steuert, daß der von der Druckmesseinrichtung (3) gemessene Druck auf einem Wert konstant gehalten wird, der von der Druckmesseinrichtung (3) im ersten Zeitintervall gemessen wurde.Pump comprising: a drive motor ( 4 ), a pressure measuring device ( 3 ) for measuring the pressure of the pumped by the pump medium, and a control unit ( 8th . 9 . 11 ), which is capable of controlling the rotational speed of the drive motor ( 4 ) to keep constant at a predetermined value or to control the rotational speed so that the pressure measured by the pressure measuring device is kept constant, characterized in that the control unit ( 8th . 9 . 11 ), depending on the operating position of the cyclically operating pump within its duty cycle, for a first time interval within the work cycle, the rotational speed of the drive motor ( 4 ) keeps constant at a predetermined value and, for a second time interval of the same cycle, controls the rotational speed so that the pressure from the pressure measuring device ( 3 ) is kept constant at a value which is determined by the pressure measuring device ( 3 ) was measured in the first time interval. Pumpe nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (8, 9, 11) die genannte vorbestimmte Drehgeschwindigkeit für das erste Zeitintervall wechselt, wenn der von der Druckmessein richtung (3) gemessene Druck nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.Pump according to claim 1, wherein the control unit ( 8th . 9 . 11 ) said predetermined rotational speed for the first time interval changes when the of the Druckmessein direction ( 3 ) measured pressure is not within a predetermined range. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, mit: einer Einrichtung (11) zur Überwachung, ob die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors innerhalb einer bestimmten Zeitspanne des ersten Zeitintervalls konstant bleibt, einer Einrichtung (11) zum Verschieben der Zeitspanne, wenn die Drehgeschwindigkeit nicht konstant geblieben ist, und einer Einrichtung (11) zum Mitteln von innerhalb der genannten Zeitspanne von der Druckmesseinrichtung (3) gemessenen Druckwerten, um den genannten im ersten Intervall gemessenen Druck des Mediums zu erhalten.A pump according to claim 1 or 2, comprising: means ( 11 ) for monitoring whether the rotational speed of the drive motor remains constant within a certain period of time of the first time interval, a device ( 11 ) for shifting the time span when the rotational speed has not remained constant, and a device ( 11 ) for averaging within said period of time by the pressure measuring device ( 3 ) to obtain said pressure of the medium measured in the first interval. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Einrichtung (11) zur Überwachung, ob innerhalb des ersten Zeitintervalls eine Zeitspanne, in der sich der Antriebsmotor (4) mit konstanter Drehzahl dreht, eine vorgegebene Dauer hat, einer Einrichtung (11) zum Verschieben der Zeitspanne, wenn diese die vorgegebene Dauer nicht erreicht hat, und einer Einrichtung (11) zum Mitteln von innerhalb der genannten Zeitspanne von der Druckmesseinrichtung (3) gemessenen Druckwerte, um den genannten im ersten Zeitintervall gemessenen Druck des Mediums zu erhalten.Pump according to claim 1 or 2, with a device ( 11 ) for monitoring whether, within the first time interval, a period of time in which the drive motor ( 4 ) rotates at constant speed, has a predetermined duration, a device ( 11 ) for shifting the time span, if it has not reached the predetermined duration, and a device ( 11 ) for averaging within said period of time by the pressure measuring device ( 3 ) to obtain said pressure of the medium measured in the first time interval. Pumpe nach Anspruch 3 oder 4 mit einer Einrichtung (11) zum Sperren der Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors im zweiten Zeitintervall auf der Grundlage des im ersten Zeitintervall gemessenen Drucks, wenn die Zeitspannen-Verschiebungseinrichtung (11) keine Zeitspanne im ersten Zeitintervall bestimmen kann, die zur Druckmessung geeignet wäre.Pump according to Claim 3 or 4, having a device ( 11 ) for inhibiting the control of the rotational speed of the drive motor in the second time interval on the basis of the pressure measured in the first time interval, when the time span shift means (15) 11 ) can not determine a time interval in the first time interval that would be suitable for pressure measurement. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Einrichtung (8, 9, 11) zur Bestimmung von Öffnungs- und Schließzeitpunkten von Ventilen (14, 15) der Pumpe und zur Änderung der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors, um in die Ventilbetätigung korrigierend einzugreifen.Pump according to one of claims 1 to 5, with a device ( 8th . 9 . 11 ) for determining opening and closing times of valves ( 14 . 15 ) of the pump and to change the rotational speed of the drive motor to intervene in the valve actuation corrective. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Einrichtung (8, 9, 11) zur Vorhersage von Betätigungszeitpunkten von Ventilen (14, 15) aus der Betriebsstellung der Pumpe und zur Änderung der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors (4), um in die Betätigung der Ventile korrigierend einzugreifen.Pump according to one of claims 1 to 6, with a device ( 8th . 9 . 11 ) for predicting actuation times of valves ( 14 . 15 ) from the operating position of the pump and to change the rotational speed of the drive motor ( 4 ) to correct the operation of the valves. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Einrichtung (8, 9, 11) zur Vorhersage von Betätigungszeitpunkten von Ventilen (14, 15) aus der Betriebsstellung der Pumpe und zur Änderung der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors, wenn zu den vorhergesagten Betätigungszeitpunkten eine Schwankung des Drucks des Mediums auftritt.Pump according to one of claims 1 to 7, with a device ( 8th . 9 . 11 ) for predicting actuation times of valves ( 14 . 15 ) from the operating position of the pump and to change the rotational speed of the drive motor, when at the predicted actuation times, a fluctuation of the pressure of the medium occurs. Verfahren zur Steuerung einer zyklisch arbeitenden Pumpe mit einem Antriebsmotor (4) und einer Druckmesseinrichtung (3) zur Messung des Drucks des von der Pumpe geförderten Mediums, mit folgenden Schritten: während eines ersten Zeitintervalls innerhalb eines Arbeitszyklus der Pumpe: Betreiben des Antriebsmotors (4) mit einer konstanten, vorbestimmten Drehgeschwindigkeit und Messen des Drucks des von der Pumpe geförderten Mediums, und während eines zweiten Zeitintervalls desselben Arbeitszyklus: Festsetzen eines im ersten Zeitintervall gemessenen Drucks des Mediums als Drucksollwert und Steuern der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors (4), so daß der von der Druckmesseinrichtung (3) gemessene Druck konstant auf dem Sollwert gehalten wird.Method for controlling a cyclically operating pump with a drive motor ( 4 ) and a pressure measuring device ( 3 ) for measuring the pressure of the medium delivered by the pump, comprising the following steps: during a first time interval within a working cycle of the pump: operating the drive motor ( 4 ) at a constant, predetermined rotational speed and measuring the pressure of the pumped medium, and during a second time interval of the same duty cycle: setting a pressure of the medium measured in the first time interval as the pressure setpoint and controlling the rotational speed of the drive motor ( 4 ), so that the of the pressure measuring device ( 3 ) measured pressure is kept constant at the setpoint.
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